Что делает подземная вода

Подземные воды

Что это такое подземные воды

Подземные воды – это воды, которые находятся в толще горных пород верхней части земной коры в виде газа, жидкости или твердого вещества. Для их возникновения необходимы поступление атмосферных осадков на поверхность суши и способность горных пород пропускать воду.

Дождь просачивается в эти участки сразу, а снег – только после его таяния. Доступ воды в породы обеспечивается за счет наличия в них пор, трещин и пустот. Хорошо пропускают жидкость пески, особенно крупнозернистые. Не пропускает ее гранит, если в нем нет трещин. Плохо пропускает ее глина.

Выходы ПВ на поверхность земли называются источниками. К ним относятся родники и ключи. Такую воду часто используют в качестве питьевой.

Подземные характеризуются по-разному в зависимости от уровня залегания, химического состава, температуры и т.д.

Классификация воды по типу расположения

Все воды, которые протекают на Земле, делятся на поверхностные (морские, озерные, речные и др.) и подземные. В отличие от первых, вторые более защищены от заражения и загрязнения, менее подвержены изменениям уровня воды, занимают в совокупности большую территорию.

Подземные воды активно расходуются человеком. В ряде европейских стран они являются главным источником водоснабжения. Но пополняются запасы подземных вод медленно. Кроме того, они подвергаются загрязнениям. Поэтому сейчас актуален вопрос об охране подземных вод.

Виды подземных вод

Существует несколько классификаций подземных вод по разным критериям:

• по уровню залегания они делятся на почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные;
• в зависимости от залегания и состава пустот водовмещающих пород – поровые, трещинные (жильные), карстовые (трещинно-карстовые);
• по уровню минерализации (количеству солей в составе) – пресные (до 1 г/л растворенных веществ), солоноватые (1-10 г/л), соленые (10-50 г/л), рассолы (больше 50 г/л);
• по температуре – холодные (ниже 20 ⁰C), теплые (21-37 ⁰C), горячие (38-42 ⁰C), очень горячие (термы) – 43 ⁰C и выше.

Почвенные подземные воды размещены в самом верхнем слое земной коры на относительно небольшой глубине (до 1 м). Они находятся между частицами почвы. Эту воду нельзя пить, но она может использоваться для сельскохозяйственных нужд (для орошения сада).

Грунтовые воды – это следующий по глубине залегания слой подземных вод. Они пригодны для питья, но подвержены загрязнениям. Уровень таких вод зависит от времени года: жарким летом он падает, а весной – повышается.

Межпластовые воды расположены между водоупорными слоями горных пород. Уровень воды в них более стабилен, а сама жидкость более чистая по сравнению с предыдущим видом.

Артезианские воды располагаются на большой глубине: от поверхности земли их отделяет как минимум 100 м. Такая вода в большей мере подходит для питья. Артезианские воды являются одним из важнейших полезных ископаемых на Земле. Для их добычи обычно бурят скважины.

Минеральные воды проходят в горных водоупорных слоях под давлением, имеют естественную газацию. Они являются лечебными за счет наличия в их составе минеральных солей и полезных веществ и применяются в медицине.

Состав подземных вод

В составе подземных вод есть несколько десятков химических элементов. В них много калия, натрия, кальция, магния, железа, хлора, серы, кремния и др. Кроме того, в их составе есть газы (углекислый, кислород, азот, ацетилен).

Слишком высокое содержание в подземных водах некоторых элементов может приводить при их употреблении к различным заболеваниям. Так, избыток бикарбоната кальция ведет к нарушению пуринового и йодного обмена. Из-за этого увеличивается частота случаев заболеваний мочевыделительной системы, костей и мышц.

Слишком большие показатели солей в воде оказывают негативное влияние на женское здоровье, а жесткая вода вызывает болезни гинекологического характера у представительниц слабого пола.

Вследствие высокой концентрации кальция в воде, превышающей количество магния, увеличивается частота болезней пищеварительных органов. Также вредит ЖКТ избыток меди и солей цинка.

Одним из самых опасных элементов в воде является свинец: он вызывает интоксикацию.

Деятельность подземных вод

Подземные воды взаимодействуют с горными породами. В ходе этого протекают различные химические процессы. ПВ способны растворять вещества, образовывать новые соединения, участвовать в процессе изменения горных пород, окислять, выщелачивать, переносить различные вещества.

Подземные воды также являются «участниками» суффозии. Этот процесс заключается в том, что они выносят из горных пород растворенные вещества и минеральные частицы небольших размеров. Суффозия обычно возникает на склонах долин, в оврагах, а также часто способствует образованию оползней.

Запасы подземных вод

Запасы подземных вод – это количество гравитационной воды, находящейся в порах, пустотах и трещинах водоносных горизонтов горных пород.

Они бывают нескольких видов:

• геологические (занимают поровое пространство в литосфере);
• общие (суммарные запасы подземных вод);
• вековые (представляют собой часть геологического запаса);
• возобновляемые (активные, динамические) – они пополняются ежегодно, равны естественному расходу;
• эксплуатационные – часть запасов, которая может быть получена с помощью наиболее рациональных методов извлечения без ухудшения эксплуатационного режима и качества воды в течение амортизационного срока службы водозаборного сооружения;
• невозобновляемые;
• регулировочные;
• упругие (высвобождаются при вскрытии водоносного пласта и снижении давления в нем при откачке вод).

Роль подземных вод в жизни людей

Подземные воды играют большую роль в жизни человека, так как являются источником пресной воды, без которой жизнь людей невозможна. Кроме того, они обеспечивают влагой и питанием растения и принимают участие в образовании рельефов. Без ПВ Земля не сможет нормально функционировать.

Эти воды не только позволяют людям иметь доступ к пресной воде, но и служат для коммунальных нужд. Термальные воды, например, используют для отопления и подачи горячего водоснабжения. Кроме того, подземные воды применяют для орошения земли в сельском хозяйстве.

Большую роль для человека имеет минеральная вода, которую используют в целебных целях. В некоторых городах России есть специальные санатории, в которых питье такой воды является частью оздоровительного процесса.

Использование подземных вод

Подземные воды применяют в качестве питьевой воды, а также для промышленных и сельскохозяйственных нужд. В коммунальном хозяйстве России они играют значительную роль: доля подземных вод в системе водоснабжения для РФ составляет около 46 %.

Используются также термальные воды. Из них получают химические вещества (йод, борную кислоту, различные металлы). Тепловая энергия подземных вод применяется для обогрева зданий, теплиц, для получения электроэнергии.

Кроме того, на территории России существует несколько термальных источников, которые являются популярными среди туристов. За счет наличия в воде минеральных солей она благотворно влияет на человеческий организм. На такие источники люди приезжают в надежде получить исцеление от разных болезней.

С использованием подземных вод в России связаны некоторые проблемы:

• ПВ распределены на территории страны неравномерно;
• население в разной мере обеспечено ее запасами;
• объем ресурсов недостаточно изучен в районах с большим дефицитом питьевой воды;
• существует необходимость в перераспределении забираемых подземных вод между субъектами РФ;
• промышленность нуждается во внедрении водосберегающих технологий и сокращении потери воды (это также актуально для ЖКХ);
• вызывает опасения рост доли ПВ в общем объеме хозяйственного питьевого водоснабжения.

Добыча подземных вод

Первым этапом в добыче подземных вод являются геологоразведочные работы, в ходе которых специалисты ведут поиск ПВ, принимают решения о значимости месторождения, подготавливают его для последующей добычи. Кроме того, подсчитываются запасы воды в недрах.

В РФ существует несколько законов, согласно которым подземные воды принадлежат государству. При этом есть специальные лицензии на добычу ПВ:

• лицензия на право пользования недрами для геологического изучения недр – дает право на поиск и оценку месторождения ПВ;
• лицензия на добычу ПВ – дает право выкачивать их из земных недр. Ее достаточно иметь, если объем добычи не превышает 100 м 3 в сутки.

Лицензия не нужна, если вода используется для личных нужд (не для предпринимательской деятельности).

Загрязнение подземных вод

Под загрязнение подземных вод понимается изменение физико-химических и биологических характеристик воды, которое ведет к ухудшению ее качества и делает ее частично или полностью непригодной к употреблению.

Основные загрязняющие вещества появляются в ПВ в результате техногенного воздействия. К ним относятся соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак и аммоний), нефтепродукты, сульфаты и хлориды, тяжелые металлы и фенолы.

Загрязнения подземных вод бывают:

• биологическими;
• химическими;
• тепловыми;
• радиоактивными.

Биологические загрязнения ПВ возникают из-за того, что в воду поступают болезнетворные микроорганизмы, которые являются опасными для человеческого организма. «Виновниками» такого загрязнения являются выгребные ямы, скважины и колодцы, зоны фильтрации, скотные дворы и др.

Источниками химических загрязнений ПВ являются стоки и твердые отходы промпредприятий. Эти вещества могут иметь органическую или неорганическую природу. Тяжелые и токсичные металлы, которые загрязняют ПВ, – железо, медь, цинк, ртуть, свинец и др.

Химическому загрязнению подвержены особенно грунтовые воды. В них вредные вещества проникают через зоны аэрации, а также при сбросе жидких и твердых загрязнений в колодцы и скважины. На сельскохозяйственных территориях загрязнения образуются из-за использования химудобрений и ядохимикатов.

Тепловые загрязнения связаны с увеличением температуры подземных вод. Это происходит из-за воздействия речных и озерных вод с более высокой температурой и сброса отработанных тепловых технологических сточных вод в колодцы и скважины.

Радиоактивные загрязнения ПВ – последствия пробных взрывов водородных, атомных, нейтронных бомб. Кроме того, они возникают из-за деятельности различных производств, связанной с изготовлением ядерных реакторов, оружия или использующих радиоактивные вещества.

Еще одним возможным источником загрязнений ПВ являются атомные электростанции. На состояние вод влияют также утечки с предприятий, где производят ядерное топливо. Природные источники подобных загрязнений – урановые руды и другие породы, которые обладают радиоактивными свойствами (пегматиты, граниты и др.).

В последнее время часто наблюдается загрязнение подземных вод – это связано с закачкой жидких отходов в глубины литосферы, инфильтрацией загрязнителей с поверхности земли.

Водные ресурсы относятся к незаменимым и дефицитным, поэтому их охрана очень важна.

Охрана подземных вод

Под охраной подземных вод понимается система мер, которые нацелены на предотвращение и ликвидацию негативных последствий загрязнения и истощения вод, на сохранение их в таком качестве и количестве, которое делает возможным их применение для хозяйственных нужд страны.

Для охраны подземных вод необходимо проводить следующие мероприятия:

• соблюдать условия нормативных документов, касающихся водной сферы, в том числе в областях использования и защиты;
• не допускать утечек сточных вод и загрязняющих веществ в поверхности земли в подземные воды;
• увеличивать качество очистки сточных вод и следить за сбросом в водотоки, водоемы и ПВ неочищенных сточных вод;
• выполнять правила, связанные с проведением геологоразведки на подземные воды, а также соблюдать рекомендации по проектированию, постройке и использованию водозаборов ПВ;
• вести постоянный надзор за состоянием ПВ и окружающей среды и своевременно реагировать на проблемные ситуации.

Источник

Сферы использования подземных вод

Подземные воды – воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в любом агрегатном состоянии. Относятся к возобновляемым полезным ископаемым.

Их общее количество оценивается в 60 млн км3. Применяются в различных сферах деятельности человека, в быту, для питья.

Где могут применяться?

Подземные воды составляют 30% от общих запасов воды на планете.

Их преимуществами является лучшая защищенность от загрязнения, чем у источников на поверхности планеты и они мало подвержены сезонным колебаниям.

В мировом масштабе их эксплуатация покрывает приблизительно 50% потребности в питьевой воде, 20% – в орошении и 40% нужд промышленности.

Сферы использования:

• для питья;
• промышленность;
• орошение;
• строительство;
• сырье для химической и пищевой промышленности;
• отопление и в качестве альтернативного возобновляемого источника энергии;
• лакокрасочное производство;
• медицинские цели – лечение с использованием минеральных вод.

Как человек использует?

Подземные воды широко используют в хозяйственной деятельности человека. Требования к качеству, объему предварительной обработки зависят от сферы их применения.

В пищевой промышленности

По данным Европейской экономической комиссии подземные воды – основной источник хозяйственно-питьевого водоснабжения в большинстве европейских стран.

Их доля в общем непромышленном потреблении составляет 48% от их общего объема, использующегося для хозяйственной деятельности человека.

В пищевой промышленности разрешается использовать некондиционные, загрязненные воды. Но только после предварительной очистки, дезинфекции и, при необходимости, дистилляции.

В пищевой промышленности они применяется следующим образом:

• в качестве сырья – для производства столовых, очищенных питьевых вод, при приготовлении газировок, восстановлении соков;
• ликероводочная промышленность – и как источник сырья, и как моющее средство;
• для дезинфекции и очистки оборудования, зданий, сооружений;
• в качестве теплоносителя в системах отопления и хладагента.

Для питья

Человеку при соблюдении правил здорового питания требуется от 1,5 до 3 л воды в день. Это зависит от возраста, веса и его вида деятельности.

Преимуществом подземных вод в этом случае является экологичность. Они меньше подвергаются воздействию антропогенной деятельности человека, чем поверхностные источники.

В сельском хозяйстве

Подземные воды широко применяются для орошения в странах с пустынным и полупустынным климатом, в зонах рискованного земледелия.

Например, в США – до 45%, а в Ливии – 100% сельскохозяйственных угодий обрабатывается с применением ресурсов из подземных горизонтов. В ряде стран разработано строгое водоохранное законодательство.

В первую очередь высококачественные ресурсы применяются для питья, нужд пищевой промышленности. Для орошения – только после удовлетворения потребностей защищенных отраслей народного хозяйства.

Кроме этого, учитывается объем поверхностных источников и возможность их использования для орошения сельскохозяйственных угодий.

В медицине

В медицине подземные воды применяются как для обслуживания лечебных учреждений, так и для терапии различных заболеваний.

Сферы использования:

• обеспечение хозяйственной деятельности стационара, поликлиники;
• приготовление пищи и питьевые нужды;
• дезинфекция;
• изготовление лекарственных препаратов;
• получение дистиллята для обработки инструмента;
• лечебные минеральные и термальные – при санаторно-курортном лечении, для профилактики рецидивов хронических заболеваний.

В промышленности

В промышленности подземные воды используют в качестве сырья для получения полезных ископаемых и для обслуживания производства.

В первом случае количество добываемых микроэлементов должно быть экономически выгодно.

В Варне из рассолов получают хлористый кальций, углекислый и едкий натр. В Германии – рубидий и цезий, в Италии – йод.

Термальные источники, гейзеры – применяют в качестве альтернативного и возобновляемого источника энергии для отопления, производственных нужд.

Какой процент использования в России?

Процент использования подземных вод зависит от их разновидности и степени минерализации. Водоотбор из разведанных месторождений составляет 15,6% их общего запаса в России. Доля альтернативных источников в системе водоснабжения мегаполисов, крупных городов должна составлять не менее 30%.

Применение в России:

• питьевые и хозяйственные нужды – 15,97% от общего объема добычи;
• экономика, социальная сфера – 6,47%;
• потери воды – 1,2%;
• сброс воды при добыче полезных ископаемых – 4,3%.

В последние 20 лет количество подземных вод, использующихся для промышленных нужд, снижается в среднем на 0,60 млн м 3 /сутки. Но общий показатель их добычи не изменился.

То есть происходит увеличение потребления для питья и орошения, но снижение их использования в производстве. Это связано с более экономным и рациональным применением полезных ископаемых.

Заключение

Подземные воды – это собирательное название всех водоносных горизонтов.

Они различаются по минерализации, глубине залегания, наличию примесей органического и неорганического происхождения. Они применяются для питья, в лечебных и рекреационных целях.

Это стратегический вид ресурсов — единственный надежный источник питьевого водоснабжения населения на период техногенных и природных катастроф.

Источник